航天母舰除了与之配合的航天战斗机，本身也可搭载一定的武器装备。既包括如常规导弹、核导弹、拦截导弹、密集阵武器等当代武器，也可拥有激光武器、等离子武器、电磁轨道炮等新概念兵器，从而打造成能攻能守的太空霸王。不过，承载的武器越多，航天母舰的体积和重量也就越大。而如何让这么个大家伙到太空遨游，却是个麻烦事儿。不具备空天性能的航天母舰，可以通过火箭直接发射上天，但这种模式受制于火箭本身的运载能力。另外，也可以将航天母舰的各个部分模块化，分别发射到太空，再进行组合拼装。。
由于高居外空，航天母舰可以避开大部分地面和大气层武器的拦截，轻易到达敌对国的领土上方，然后使用导弹攻击地面目标。对于敌方的固定轨道太空设施，航天母舰也可以通过变轨接近，然后用自身佩带的武器将其击毁，或者放出所携带的小型航天战机进行攻击。
当然，由于本身的功能复杂、体形庞大，航天母舰很容易成为敌方太空武器的靶子，单独生存能力有限。美军将海上航母编队的思路用到太空，在他们的计划中，一个航天母舰战斗群应包括1艘航天母舰、4艘航天飞机、2艘太空拖船、1个轨道燃料库和一个太空补给站。其中，航天母舰作为指挥中心和航天战机的支持平台，航天飞机作为太空战主力，其余舰只担任机动和物资补给。